专利名称：棉纤维杂质的检测方法
技术领域：
本发明属于图像处理技术领域，涉及一种棉纤维杂质的检测方法。
背景技术：
棉纤维的杂质检测广泛采用的是称重杂质的方法，该方法测试结果误差很大，而且操作复杂，需要的人工较多，不能实现自动化测量，造成很大的人力和物力等方面的巨大浪费。

发明内容
本发明的目的是提供一种棉纤维杂质的检测方法，采用数字图像处理方法，通过 棉纤维杂质检测系统采集到带杂质的棉纤维图像，并计算出棉纤维里的杂质粒数和杂质面积。本发明所采用的技术方案是，一种棉纤维杂质的检测方法，具体按照以下步骤实施步骤I、白板校正采用一光学图像法测量棉纤维杂质的装置，该装置的结构包括测试窗口，在测试窗口下部的两侧对称装有两路标准光源且两路标准光源与测试窗口垂直线成45度角的方向，在测试窗口正下方装有镜头，镜头通过光学调节器与摄像机连接，光源采用对称的、同功率、同色温的卤钨灯，在光学系统的接收光路上装置了光阑；将白板放置在上述光学图像法测量棉纤维杂质装置的测试窗口上，两路标准光源照射在测试窗口上，反射回来的光经过镜头、光学调节器进入摄像机，摄像机进行拍照，获得白板图像的信息；然后从测试窗口上取掉白板，将带有杂质的棉纤维放置在测试窗口上，用摄像机采集带有杂质的棉纤维图像信息，接着用获得的白板图像的信息对带有杂质的棉纤维图像信息进行校正；步骤2、高斯模糊滤波将步骤I校正过后的带杂质的棉纤维图像进行高斯模糊滤波，高斯模糊滤波采用5X5的模板进行滤波，经过滤波处理之后，对噪声进行滤除；步骤3、图像的分割阈值寻找采用直方图的最大类间方差阈值分割法对步骤2高斯模糊滤波后的带杂质的棉纤维图像进行二值化处理，得到二值化的图像；步骤4、进一步的消除噪声将步骤3得到二值化的图像，先通过腐蚀算法处理进一步消除噪声，腐蚀模板选择为3X3的模板，消除图像中一般的细小杂点，同时也缩小了图像中杂质的面积；为了恢复原图像的面积大小，再采用膨胀算法进行恢复；步骤5、对二值化图像统计面积和杂质点个数步骤4中经过消除噪声后的二值化图像，其中灰度为(0，0，0)的像素就是图像中的杂质所占的像素，灰度为(255，255，255)的像素就是图像的背景像素；然后通过对棉纤维图像中的杂质所占的像素进行遍历，从而统计出杂质所占的像素的个数，即杂质面积；所有相邻接的像素被统计为一个杂质点，对整幅图像经过遍历后，即统计出杂质点的个数；杂质所占像素进行遍历的方法具体按照以下步骤进行选择带杂质的棉纤维图像为一固定像素大小的二值化图像，记作Gl ；步骤a设置一个大小与该遍历方法中选择的二值化图像像素大小相同的栈空间，按从左到右、从上到下的顺序访问图像Gl中的每一个像素，如果该像素灰度为(0，0，0)且未设置 访问标记，则设置访问标记并入栈，否则继续访问下一个像素点；步骤b若栈非空则进行出栈操作，对每次出栈的元素计数，并判断与其相邻接的8个像素点，如果灰度为(0，0，0)且没有访问标记，则入栈，否则不入栈；步骤c当栈不为空的时候，循环执行步骤b，直到栈为空；当栈为空的时候，就是所有邻接像素都访问完毕的时刻，此时所有相邻接的像素灰度值为(0，0，0)的像素点都被设置访问标记并计数，此时的计数值即为该杂质点面积的所占像素的数量，并统计到一个杂质点；步骤d继续访问还未访问到的像素点，如果该像素点灰度为(0，0，0)，则入栈并循环执行步骤b至步骤c的过程，直到访问到图像的最后一个像素点，即完成了杂质点数和杂质面积的初步统计；步骤6、进一步的校正为了校正仪器误差和使用误差，需要利用标准杂质板进行校正，标准杂质板是给出了杂质点个数和面积的标准计量用具，将标准杂质板用上述步骤5中步骤a至步骤d的遍历方法进行测试，并和标准杂质板标注的值进行拟合，具体过程如下取标准杂质板，对每个标准杂质板的图像都按步骤5中步骤a至步骤d进行处理，分别获得每一个标准杂质板的杂质个数和杂质面积；设测试的标准杂质板的数量为n，则对杂质粒数和杂质面积按如下方法分别进行线性拟合测试值求和，设为SI，求平均值，设为AVGl ；标准值求和，设为S2，求平均值，设为AVG2 ；测试值和标准值的每个值两两相乘，然后累加，和记作S，
权利要求
1.一种棉纤维杂质的检测方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施 步骤I、白板校正 采用一光学图像法測量棉纤维杂质的装置，该装置的结构包括测试窗ロ(1)，在测试窗ロ(I)下部的两侧对称装有两路标准光源(2)且两路标准光源(2)与测试窗ロ(I)垂直线成45度角的方向，在测试窗ロ(I)正下方装有镜头(3)，镜头(3)通过光学调节器(4)与摄像机(5)连接，光源采用对称的、同功率、同色温的卤钨灯，在光学系统的接收光路上装置了光阑； 将白板放置在上述光学图像法測量棉纤维杂质装置的测试窗ロ(I)上，两路标准光源(2)照射在测试窗ロ(I)上，反射回来的光经过镜头(3)、光学调节器(4)进入摄像机(5)，摄像机(5)进行拍照，获得白板图像的信息；然后从测试窗ロ(I)上取掉白板，将带有杂质的棉纤维放置在测试窗ロ(I)上，用摄像机(5)采集带有杂质的棉纤维图像信息，接着用获得的白板图像的信息对带有杂质的棉纤维图像信息进行校正； 步骤2、高斯模糊滤波 将步骤I校正过后的带杂质的棉纤维图像进行高斯模糊滤波，高斯模糊滤波采用5X5的模板进行滤波，经过滤波处理之后，对噪声进行滤除； 步骤3、图像的分割阈值寻找 采用直方图的最大类间方差阈值分割法对步骤2高斯模糊滤波后的带杂质的棉纤维图像进行ニ值化处理，得到ニ值化的图像； 步骤4、进ー步的消除噪声 将步骤3得到ニ值化的图像，先通过腐蚀算法处理进一歩消除噪声，腐蚀模板选择为3X3的模板，消除图像中一般的细小杂点，同时也缩小了图像中杂质的面积；为了恢复原图像的面积大小，再采用膨胀算法进行恢复； 步骤5、对ニ值化图像统计面积和杂质点个数 步骤4中经过消除噪声后的ニ值化图像，其中灰度为(O，O，O)的像素就是图像中的杂质所占的像素，灰度为(255，255，255)的像素就是图像的背景像素；然后通过对棉纤维图像中的杂质所占的像素进行遍历，从而统计出杂质所占的像素的个数，即杂质面积；所有相邻接的像素被统计为一个杂质点，对整幅图像经过遍历后，即统计出杂质点的个数； 杂质所占像素进行遍历的方法具体按照以下步骤进行 选择带杂质的棉纤维图像为一固定像素大小的ニ值化图像，记作Gl ； 步骤a 设置ー个大小与该遍历方法中选择的ニ值化图像像素大小相同的栈空间，按从左到右、从上到下的顺序访问图像Gl中的每ー个像素，如果该像素灰度为(0，0，0)且未设置访问标记，则设置访问标记并入栈，否则继续访问下一个像素点； 步骤b 若栈非空则进行出栈操作，对每次出栈的元素计数，并判断与其相邻接的8个像素点，如果灰度为(O，O，O)且没有访问标记，则入栈，否则不入栈； 步骤c 当栈不为空的时候，循环执行步骤b，直到栈为空； 当栈为空的时候，就是所有邻接像素都访问完毕的时刻，此时所有相邻接的像素灰度值为(O，O，O)的像素点都被设置访问标记并计数，此时的计数值即为该杂质点面积所占像素的数量，并统计到一个杂质点； 步骤d 继续访问还未访问到的像素点，如果该像素点灰度为(O，O, O)，则入栈并循环执行步骤b至步骤c的过程，直到访问到图像的最后ー个像素点，即完成了杂质点数和杂质面积的初步统计； 步骤6、进ー步的校正 为了校正仪器误差和使用误差，需要利用标准杂质板进行校正，标准杂质板是给出了杂质点个数和面积的标准计量用具，将标准杂质板用上述步骤5中步骤a至步骤d的遍历方法进行测试，并和标准杂质板标注的值进行拟合，具体过程如下 取标准杂质板，对每个标准杂质板的图像都按步骤5中步骤a至步骤d进行处理，分别获得每一个标准杂质板的杂质个数和杂质面积；设测试的标准杂质板的数量为n，则对杂质粒数和杂质面积按如下方法分别进行线性拟合 测试值求和，设为SI，求平均值，设为AVGl ； 标准值求和，设为S2，求平均值，设为AVG2 ； 测试值和标准值的每个值两两相乗，然后累加，和记作S， S-MX AVGlx AVG2 .Sl2-n X AVGl2 b=AVG2-KXAVGl 求得K和b后，则对步骤5得到带杂质的棉纤维图像的杂质粒数或杂质面积的测试结果X进行如下处理 y=Kx+b,其中X是测试值，y是校正后的值，k和b是系数， 计算得到校正结果1，即检测得到棉纤维中的杂质个数、杂质面积。
2.根据权利要求I所述的棉纤维杂质的检测方法，其特征在于，所述步骤I中带有杂质的棉纤维图像信息进行校正的具体步骤为 带杂质的棉纤维图像任意P点校正后灰度值=(带杂质的棉纤维图像任意P点校正前灰度值/白板上对应P点的灰度值)X 100 ; 所述带杂质的棉纤维图像任意P点校正前灰度值通过所述摄像机(5)采集带有杂质的棉纤维图像信息得到，所述白板上对应P点的灰度值通过获得白板图像的信息得到。
3.根据权利要求I所述的棉纤维杂质的检测方法，其特征在于，所述步骤3中带杂质的棉纤维图像进行ニ值化处理的具体步骤是 阈值将带杂质的棉纤维图像分成前景、背景两个图象，前景即杂质图像，背景即非杂质图像；当取最佳阈值时，背景平均灰度Ul与前景平均灰度u0的方差g最大；设前景的像素数占带杂质的棉纤维图像的总像素数的比例为w0，前景平均灰度为uO，背景的像素数占带杂质的棉纤维图像的总像素数比例为wl，背景平均灰度为Ul ； 则带杂质的棉纤维图像的总平均灰度u为u=wOXuO+wl Xul 背景平均灰度与前景平均灰度的方差g为g=wO X (uO-u)X (uO-u)+wI X (ul-u)X (ul-u)=w0 XwlX (uO-ul)X (uO-ul)当方差g最大时，此时前景和背景差异最大，此时的灰度是最佳阈值； 以该阈值对杂质的棉纤维图像进行ニ值化处理，得到ニ值化的图像。
全文摘要
本发明公开了棉纤维杂质的检测方法，依次进行白板校正、带杂质的棉纤维图像进行高斯模糊滤波、图像的分割阈值寻找得到二值化的图像、进一步消除图像噪声、对二值化图像统计面积和杂质点个数、进一步校正得到棉纤维里的杂质粒数和杂质面积。本发明的棉纤维杂质检测的数字图像处理方法是一个具有突破性创造的方法，该方法能够根据棉纤维杂质检测系统采集到的杂质图像，计算出棉纤维杂质的性能指标，给出被测棉纤维的杂质粒数和杂质面积，检测结果能够达到国家棉花检测仪器的杂质验收要求。
文档编号G01N21/88GK102680481SQ201210151410
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者肖中高, 袁光辉, 郭鹏辉, 陈涛 申请人:陕西长岭纺织机电科技有限公司